CN111270680A - 一种上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构。它包括上半部分支护体系和下半部分支护体系；所述上半部分支护体系和下半部分支护体系以吊脚桩底部为分界线设置在基坑内；所述上半部分支护体系布置在基坑内壁上；所述下半部分支护体系布置在所述上半部分支护体系下端；所述上半部分支护体系包括吊脚桩和钢筋混凝土支撑；所述下半部分支护体系包括锚杆和喷射混凝土。本发明具有支护刚度大的优点。本发明还公开了所述上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构的施工方法。

Description

一种上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及基坑工程领域，更具体地说它是一种上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构。本发明还涉及所述上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构的施工方法。

背景技术

基坑工程在建设过程中，为尽量减小对周边环境和地下管线的干扰，一般采用垂直开挖的方式进行基坑施工。根据工程所处地层不同，常采用钻孔灌注桩、地下连续墙、工法桩等各种支护结构，需要结合经济、技术、工期、环境等情况综合判断。

钻孔灌注桩支护结构具有平面布置灵活、支护刚度较大、投资费用适中等特点，常用于内外水头差不高的深基坑工程中。

一般基坑中钻孔灌注桩的下部需深入基坑底部以下一定深度，以满足基坑抗倾覆和抗滑移等要求。若基坑开挖深度范围处于上软下硬地层，且下部开挖位于坚硬岩层中，则坚硬岩层中的钻孔灌注桩成孔将较为困难，且成孔费用大幅度上升，为此需要考虑在满足基坑抗倾覆和抗滑移的基础上，缩短围护桩桩长的吊脚桩方案。

在城市范围内的基坑工程周边各类地下管线和建(构)筑物复杂，在工程建设过程前，需结合具体情况对地下管线和建(构)筑物进行调查，当外部环境探查清楚后，再进行基坑工程施工。

当基坑开挖深度较深或地质条件较差时，基坑支护体系常设置锚拉式或支撑式支挡结构。当基坑工程遇到周围地下管线或建(构)筑物距离较近，且埋深较深时，若采用锚索或锚杆锚拉式支挡结构，将受限于周边环境而无法布置；另外在基坑开挖过程中，需要考虑足够的基坑支护刚度，以便尽量减小对周边环境的变形影响，因此锚索或锚杆锚拉式支挡结构受限于较小的支护刚度，对周边环境的保护能力较弱。

因此，现亟需开发一种支护刚度大的结构方案。

发明内容

本发明的第一目的是为了提供一种上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构，设置水平支护，且缩短桩长，不影响周边建构筑物，且刚度较大，可有效保护周边环境和工程自身安全。

本发明的第二目的是为了提供所述上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构的施工方法。

为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：一种上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构，其特征在于：包括上半部分支护体系和下半部分支护体系；

所述上半部分支护体系和下半部分支护体系以吊脚桩底部为分界线设置在基坑内；

所述上半部分支护体系布置在基坑上部；

所述下半部分支护体系布置在基坑下部、且位于所述上半部分支护体系下端；

所述上半部分支护体系包括吊脚桩和钢筋混凝土支撑；所述钢筋混凝土支撑固定在所述吊脚桩上；

所述下半部分支护体系包括锚杆和喷射混凝土；

所述锚杆固定在所述喷射混凝土和所述基坑上。

在上述技术方案中，所述基坑上端设有冠梁；

所述吊脚桩布置在所述基坑内壁上、且固定在所述冠梁下端；

所述钢筋混凝土支撑有多个；

所述钢筋混凝土支撑与所述吊脚桩之间设有腰梁；

所述钢筋混凝土支撑通过所述腰梁横向固定在所述吊脚桩侧面上。

在上述技术方案中，所述吊脚桩有多个；多个所述吊脚桩间隔排列呈一组吊脚桩组；

二组吊脚桩组对向设置在基坑内壁上。

在上述技术方案中，所述钢筋混凝土支撑的两端通过所述腰梁分别固定在二组吊脚桩组的侧面上；

所述钢筋混凝土支撑有多个。

在上述技术方案中，所述吊脚桩底部设有所述钢筋混凝土支撑。

在上述技术方案中，所述喷射混凝土固定在所述钢筋混凝土支撑下端、且位于所述基坑底部。

在上述技术方案中，所述锚杆有多个。

为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：调查周边建筑物、交通疏解、施工围挡路面、平整场地；

步骤二：施工围护桩，开挖至第一道支撑下0.5m，施工冠梁及第一道钢筋混凝土支撑；

步骤三：随挖随撑，向下开挖，依次浇筑第二～五道钢筋混凝土支撑；

步骤四：依次向下分层开挖，并进行锚喷支护，随挖随支；

步骤五：开挖至设计标高，施工垫层和结构。

本发明具有如下优点：

(1)本发明适用于上软下硬地层的深基坑工程，本发明采用吊脚桩+混凝土支撑作为基坑支护主要受力体系，以减小围护结构下部成孔困难，并通过刚度大的支撑体系保护周边地下构筑物；

(2)本发明在基坑开挖范围内设置水平支护，且缩短桩长，不影响周边建构筑物，且设置的大刚度支护体系可有效保护周边环境和工程自身安全；克服了现有技术基坑处于上软下硬的地层，且工程周围地下管线或建(构)筑物距离较近且埋深较深时，钻孔灌注桩成孔困难、费用高昂，受限于周边环境而无法布置锚索或锚杆的技术问题。

附图说明

图1为本发明平面结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图中1-吊脚桩,2-钢筋混凝土支撑,3-冠梁,4-腰梁，5-锚杆,6-土岩结合面，7-建筑物，8-地下管线，9-上半部分支护体系，10-下半部分支护体系，11-喷射混凝土，12-基坑，13-吊脚桩组。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：一种上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构，包括上半部分支护体系9和下半部分支护体系10；

所述上半部分支护体系9和下半部分支护体系10以吊脚桩1底部为分界线设置在基坑12内；

所述上半部分支护体系9布置在基坑12上部；

所述下半部分支护体系10布置在基坑12下部、且位于所述上半部分支护体系9下端；

所述上半部分支护体系9包括吊脚桩1和钢筋混凝土支撑2；所述钢筋混凝土支撑2固定在所述吊脚桩1上；

所述下半部分支护体系10包括锚杆5和喷射混凝土11；

所述锚杆5固定在所述喷射混凝土11和所述基坑12上，在基坑开挖范围内设置水平支护，且缩短桩长，设置的大刚度支护体系可有效保护周边环境和工程自身安全。

进一步地，所述基坑12上端设有冠梁3；

所述吊脚桩1布置在所述基坑12内壁上、且固定在所述冠梁3下端；

所述钢筋混凝土支撑2有多个；混凝土支撑根据具体地层，竖向设置若干道，满足刚度需求；

所述钢筋混凝土支撑2与所述吊脚桩1之间设有腰梁4；以便加强吊脚桩的整体稳定性；

所述钢筋混凝土支撑2通过所述腰梁4横向固定在所述吊脚桩1侧面上；以便加强吊脚桩的整体稳定性。

进一步地，所述吊脚桩1有多个；多个所述吊脚桩1间隔排列呈一组吊脚桩组13；

二组吊脚桩组13对向设置在基坑12内壁上；为钢筋混凝土支撑2提供支撑，且加强整体结构的稳定性。

进一步地，所述钢筋混凝土支撑2的两端通过所述腰梁4分别固定在二组吊脚桩组13的侧面上；以便加强吊脚桩的整体稳定性；

所述钢筋混凝土支撑2有多个；增加整体结构的刚度。

进一步地，所述吊脚桩1底部设有所述钢筋混凝土支撑2；最下面的一道钢筋混凝土支撑2设置在吊脚桩底部附近，起到锁口圈梁的作用。

更进一步地，所述锚杆5和喷射混凝土11组成喷锚结构14；

所述喷锚结构14设置在基坑12下半部分；

所述喷射混凝土11固定在所述钢筋混凝土支撑2下端、且位于所述基坑12底部；防止岩层风化、加固可能掉块的岩体。

更进一步地，所述锚杆5有多个；喷锚支护锚杆长度及竖向间距根据岩体结构面发育情况确定，一般锚杆长度可取4m～6m；如存在倾向坑内的可能存在引起滑移的不利结构面，锚杆应穿过该结构面锚入稳定岩体。

土岩结合面6位于基坑12下部、且位于吊脚桩1侧部；地下管线8位于基坑12侧方。

参阅附图可知：所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构的施工方法，包括如下步骤，

步骤一：调查周边建筑物7、交通疏解、施工围挡路面、平整场地；

步骤二：施工围护桩，开挖至第一道支撑下0.5m，施工冠梁3及第一道钢筋混凝土支撑2；

步骤三：随挖随撑，向下开挖，依次浇筑第二～五道钢筋混凝土支撑2；

步骤四：依次向下分层开挖，并进行锚喷支护，随挖随支；

步骤五：开挖至设计标高，施工垫层和结构。

为了能够更加清楚的说明本发明所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构及其施工方法与现有技术相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表：

由上表可知，本发明所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构及其施工方法与现有技术相比，缩短桩长，不影响周边建构筑物，刚度较大、足以有效保护周边环境和工程自身安全。

实施例

现以本发明应用于某市轨道交通线路工程为实施例对本发明进行详细说明，对本发明应用于其他基坑工程同样具有指导作用。

本实施例以某市轨道交通线路工程的某竖井基坑工程为例，具体技术方案如下：

本实施例支护结构包括上部开挖的吊脚桩、混凝土支撑，以及下部开挖的喷锚结构等内容。

整个基坑支护受力体系分为上下两部分，以吊脚桩底部为分界线。上半部分支护体系由吊脚桩、混凝土支撑构成，下半部分支护体系由锚杆+喷射混凝土构成。

该基坑开挖深度约为38m，综合本基坑周边环境、地质条件和工程造价等因素，明挖竖井基坑围护结构上部采用吊脚桩+内支撑围护体系。围护桩桩径为1.2m，桩中心距为1.5m，桩长为25m，且满足进入微风化灰岩不小于1m；基坑竖向上半部分设置5道混凝土支撑，基坑下半部分采用8道锚杆+挂网喷护，锚杆长4m，水平间距×竖向间距为1.5m×2.0m。

1)吊脚桩在施工过程中为加快施工进度，上部软土地层可采用旋挖桩成孔，下部坚硬地层可采用冲击钻成孔，并进入岩层一定深度。

(1)高度方向桩端进入岩面以下1m～2m(视岩石强度确定)，水平方向吊脚桩外缘的距离开挖面1.0m～1.5m；

(2)吊脚桩设计强度为C30，采用水下混凝土进行浇筑，施工时应采取隔桩施工，桩位偏差不应大于100mm，桩身垂直度偏差不宜大于1％，桩径偏差不宜大于50mm。

2)混凝土支撑根据具体地层，竖向设置若干道，其中最下面的一道设置在吊脚桩底部附近，起到锁口圈梁的作用。

(1)混凝土支撑强度为C30，受力钢筋主要采用HRB400、HPB300，施工时采用素混凝土垫层作为地膜，两侧采用钢膜。

(2)混凝土支撑与吊脚桩之间设置1m×1m左右的混凝土围檩，以便加强吊脚桩的整体稳定性。

3)喷锚结构设置在基坑下半部分，主要由喷射混凝土(内附单层钢筋网)、锚杆组成，主要作用为防止岩层风化、加固可能掉块的岩体。

(1)锚杆锚固段的上覆土层厚度不宜小于4.0m；

(2)锚杆倾角宜取15～35°，且不应大于45°，不宜小于10°；

(3)桩端以下应随着开挖进程及时对岩壁进行喷锚支护。喷锚支护锚杆长度及竖向间距根据岩体结构面发育情况确定，一般锚杆长度可取4m～6m。如存在倾向坑内的可能引起滑移的不利结构面，锚杆应穿过该结构面锚入稳定岩体。

结论：缩短桩长，不影响周边建构筑物，且设置的大刚度支护体系可有效保护周边环境和工程自身安全。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (8)

1.一种上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构，其特征在于：包括上半部分支护体系(9)和下半部分支护体系(10)；

所述上半部分支护体系(9)和下半部分支护体系(10)以吊脚桩(1)底部为分界线设置在基坑(12)内；

所述上半部分支护体系(9)布置在基坑(12)上部；

所述下半部分支护体系(10)布置在基坑(12)下部、且位于所述上半部分支护体系(9)下端；

所述上半部分支护体系(9)包括吊脚桩(1)和钢筋混凝土支撑(2)；所述钢筋混凝土支撑(2)固定在所述吊脚桩(1)上；

所述下半部分支护体系(10)包括锚杆(5)和喷射混凝土(11)；

所述锚杆(5)固定在所述喷射混凝土(11)和所述基坑(12)上。

2.根据权利要求1所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构，其特征在于：所述基坑(12)上端设有冠梁(3)；

所述吊脚桩(1)布置在所述基坑(12)内壁上、且固定在所述冠梁(3)下端；

所述钢筋混凝土支撑(2)有多个；

所述钢筋混凝土支撑(2)与所述吊脚桩(1)之间设有腰梁(4)；

所述钢筋混凝土支撑(2)通过所述腰梁(4)横向固定在所述吊脚桩(1)侧面上。

3.根据权利要求2所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构，其特征在于：所述吊脚桩(1)有多个；多个所述吊脚桩(1)间隔排列呈一组吊脚桩组(13)；

二组吊脚桩组(13)对向设置在基坑(12)内壁上。

4.根据权利要求3所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构，其特征在于：所述钢筋混凝土支撑(2)的两端通过所述腰梁(4)分别固定在二组吊脚桩组(13)的侧面上；

所述钢筋混凝土支撑(2)有多个。

5.根据权利要求4所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构，其特征在于：所述吊脚桩(1)底部设有所述钢筋混凝土支撑(2)。

6.根据权利要求5所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构，其特征在于：所述喷射混凝土(11)固定在所述钢筋混凝土支撑(2)下端、且位于所述基坑(12)底部。

7.根据权利要求6所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构，其特征在于：所述锚杆(5)有多个。

8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的上软下硬地层深基坑吊脚桩支护结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：调查周边建筑物、交通疏解、施工围挡路面、平整场地；

步骤二：施工围护桩，开挖至第一道钢筋混凝土支撑(2)以下0.5m，施工冠梁(3)及第一道钢筋混凝土支撑(2)；

步骤三：随挖随撑，向下开挖，依次浇筑第二～五道钢筋混凝土支撑(2)；

步骤四：依次向下分层开挖，并进行锚喷支护，随挖随支；

步骤五：开挖至设计标高，施工垫层和结构。

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